A viral movement protein targets host catalases for 26S proteasome-mediated degradation to facilitate viral infection and aphid transmission in wheat

生物 蛋白酶体 寄主(生物学) 病毒学 蚜虫 基因沉默 转基因 细胞生物学 泛素 基因 病毒 植物 遗传学
作者
Shuyuan Tian,Qingting Song,Wenmei Zhou,Jingke Wang,Yanbin Wang,Wei An,Yunfeng Wu,Lei Zhao
出处
期刊:Molecular Plant [Elsevier]
卷期号:17 (4): 614-630 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.molp.2024.03.004
摘要

The infection of host plants by many different viruses causes reactive oxygen species (ROS) accumulation and yellowing symptoms, but the mechanisms through which plant viruses counteract ROS-mediated immunity to facilitate infection and symptom development have not been fully elucidated. Most plant viruses are transmitted by insect vectors in the field, but the molecular mechanisms underlying virus‒host-insect interactions are unclear. In this study, we investigated the interactions among wheat, barley yellow dwarf virus (BYDV), and its aphid vector and found that the BYDV movement protein (MP) interacts with both wheat catalases (CATs) and the 26S proteasome ubiquitin receptor non-ATPase regulatory subunit 2 homolog (PSMD2) to facilitate the 26S proteasome-mediated degradation of CATs, promoting viral infection, disease symptom development, and aphid transmission. Overexpression of the BYDV MP gene in wheat enhanced the degradation of CATs, which leading to increased accumulation of ROS and thereby enhanced viral infection. Interestingly, transgenic wheat lines overexpressing BYDV MP showed significantly reduced proliferation of wingless aphids and an increased number of winged aphids. Consistent with this observation, silencing of CAT genes also enhanced viral accumulation and reduced the proliferation of wingless aphids but increased the occurrence of winged aphids. In contrast, transgenic wheat plants overexpressing TaCAT1 exhibited the opposite changes and showed increases in grain size and weight upon infection with BYDV. Biochemical assays demonstrated that BYDV MP interacts with PSMD2 and promotes 26S proteasome-mediated degradation of TaCAT1 likely in a ubiquitination-independent manner. Collectively, our study reveals a molecular mechanism by which a plant virus manipulates the ROS production system of host plants to facilitate viral infection and transmission, shedding new light on the sophisticated interactions among viruses, host plants, and insect vectors.

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